CN110528106B - 一种功能工业丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能工业丝及其制备方法，制备方法为：采用熔融纺丝工艺，将含功能添加剂的高分子量聚合物熔体以1000～1500s‑1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，同时对熔体温度、缓冷温度、缓冷区高度以及冷却的风速和风温等工艺参数进行调整。最终制得的功能工业丝中功能添加剂分散和分布均匀，径向结构均匀且性能优良，功能工业丝中的功能添加剂与加入高分子量聚合物熔体中之前相比，统计平均尺寸之差小于等于50nm，最大尺寸之差小于100nm，功能添加剂在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差小于0.5wt％。本发明的方法简单，容易实现工业化推广，有效提高了功能工业丝的综合性能。

Description

一种功能工业丝及其制备方法
技术领域
本发明属于功能工业丝技术领域，涉及一种功能工业丝及其制备方法。
背景技术
聚合物熔融纺丝法制备的工业丝，如聚酯(PET)工业丝、聚酰胺(PA6、PA66等)工业丝和热致液晶聚合物工业丝等，因其具有较好的强力与模量以及优秀的理化性能，被广泛地应用于诸如汽车、安全防护、绳索、复合增强材料、箱包和鞋材等领域。而随着工业丝应用领域的不断拓展，针对工业丝差别化、功能化以满足不同应用的特殊需求日益迫切。
功能添加是目前赋予纤维以特定功能的主要技术手段。功能添加通过在聚合物熔体中加入功能添加剂，经熔融纺丝制备功能型工业丝，具有较高的可实施性和便捷性，相较于传统的面料后整理的方式，功能添加具有更优异的耐久性、显著的低能耗以及低环保压力等优点，是一种极具竞争优势的工程技术。
实际纺丝成型加工中以功能添加为主要的技术手段使工业丝功能化时，常常存在加工时功能添加剂分散不均匀以及分布不均匀两个层面的问题，即功能添加剂由于凝集造成的统计粒径增大以及在纤维表面和基体中的分布差异，不仅影响纤维力学性能和功能，还会影响添加成本和纺丝成形的稳定性。现有技术中尚未有能够简单有效地解决上述问题的报道，例如专利CN201610784610.4、CN201711342802.0 和CN201511018195.3均通过共聚的方法在聚酯分子链中引入含支链的二元醇降低熔体粘度，并通过改变喷丝孔排列方式或者采用新的油剂或者通过紫外照射来制备黑色工业丝，但上述专利均未公开染料或颜料在工业丝中的分散和分布情况，且方法比较复杂，不易规模化生产；专利CN201510297066.6公开了一种有色涤纶工业丝的生产方法，通过熔体管道上的注射口添加色油以及助剂到PET熔体中，再经熔体管道中多个新型静态混合器使色油和PET熔体均匀混合，混合PET熔体再分配至纺丝箱体及各个纺位，通过该方法虽然能够制得色泽均匀的工业丝，但是该技术与常规有色聚酯的技术没有本质区别，对于高粘聚酯的添加未提出新的方法，且该专利未公开染料或颜料在工业丝中的分散和分布情况；专利 CN201810605942.0公开了一种抗菌型涤纶工业丝的生产方法，通过添加抗菌母粒在螺杆处与高分子量聚酯熔融共混进行纺丝，是一种常规的制备方法，该专利中未公开抗菌剂的分散剂分布情况；专利CN201711428526.X公开了一种半消光锦纶66工业丝及其制备方法，通过常规添加消光母粒的方法制备半消光锦纶66工业丝，专利中未公开消光剂的分散剂分布情况；专利CN201510076471.5公开了一种安全带用半消光聚酯工业长丝的制备方法，通过对初生纤维表面喷涂耐高温纺丝油剂，形成耐摩擦涂层这一方法来消除减弱消光粒子分布不匀带来的负面影响，这种方法成本高，且不适宜大范围推广；专利 CN201810505626.6公开了一种皮芯型有色工业丝及制备方法，以分散有颜料或染料的聚合物为芯层材料，以与芯层材料同类的聚合物为皮层材料，通过皮芯复合组件进行熔融纺丝，也能够消除粒子不均带来的负面影响，但是这种方法由于需要专门的复合纺丝设备，且投资成本高，工艺控制难，因而不易大规模推广。
此外，目前的添加技术还存在其他问题，例如熔体温度较低导致添加剂分散不匀，粒子直径分散较宽，存在较大粒凝集粒子，影响纤维强力稳定性；例如剪切速率过大，导致粒子向表面迁移，造成内外差异大；例如由于添加功能粒子后会改变导热系数，导热系数的变化引起熔体稳定性变差，熔体的可拉伸性降低，进而不能保证稳定生产与纤维强力指标；例如在吹风冷却时，散热过快会导致纤维本身径向结构不匀。
因此，有必要研究一种纤维本身径向结构均匀、性能优良且功能添加剂分散好和分布均匀的功能工业丝及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中功能工业丝纤维功能添加剂分散性差和分布不均、径向结构差异大、性能较差的问题，提供一种功能工业丝及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种功能工业丝的制备方法，采用熔融纺丝工艺，将含功能添加剂的高分子量聚合物熔体以 1000～1500s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝；
高分子量聚合物包括特性粘度为0.85～1.05dL/g的PET、相对粘度为2.80～3.50的PA6和相对粘度为 2.70～3.20的PA66；
高分子量聚合物为PET、PA66和PA6时，熔体温度分别为305～320℃、305～320℃和290～310℃，缓冷温度分别为300～330℃、290～310℃和280～310℃，缓冷区高度分别为5～10cm、5～10cm和2.5～10cm；
冷却的风速为0.5～0.9m/s，风温为20～35℃；
本发明通过提升熔体温度、降低剪切速率有效解决了功能添加剂在纤维中分散和分布不匀的问题，本发明的发明机理为：现有技术中纺丝时PET、PA66和PA6的熔体温度一般为300～305℃、300～305℃和280～290℃，本发明纺丝时PET、PA66和PA6的熔体温度为305～320℃、305～320℃和290～310℃，本发明通过提升熔体温度，进而降低了熔体的粘度使得功能添加剂在熔体中能获得更好的分散效果；现有技术纺丝时剪切速率一般较大，一般为1500～2000s-1，本发明通过在喷丝孔处合理设计喷丝孔长径比，降低了喷丝孔处的剪切速率，进而减弱因剪切导致的功能添加剂向表面迁移，使得功能添加剂能够在纤维表层和内部均匀分布；
同时本发明通过降低缓冷温度保证了功能工业丝的纺况稳定性，提高了纤维的性能，缓冷在生产上是为了防止熔体出喷丝板后骤冷，而添加的热补偿模块，对熔体温度进行有效调控，防止熔体骤冷难拉伸，而按照常规生产工艺，其缓冷温度相对功能熔体来说相对较高，因为功能熔体吸热速率快，熔体温度会在短时间内剧烈增加，导致的后果将是熔体粘度下降，熔体强度下降，拉伸断头，毛丝。在一般工业丝生产中，PET、PA66和PA6的缓冷温度一般为330～340℃、300～320℃和290～310℃，本发明中PET、 PA66和PA6的缓冷温度分别为300～330℃、290～310℃和280～310℃，对比可以看出，本发明降低了缓冷温度，缓冷更加温和，热补偿不至于剧烈，熔体温度可控，熔体稳定性可控，避免熔体粘度过低、熔体强度下降导致的断头、毛丝甚至粘板等恶化纺况，纤维性能更加优良；
此外本发明还通过提高冷却风温和降低冷却风速降低了径向结构不匀，具体机理如下：
在熔融纺丝过程中，聚合物熔体细流从出喷丝板到冷凝固化的过程中，由于纤维内外散热差异在纤维的径向存在温度梯度差，公式如下：
Figure RE-GDA0002232360110000031
Figure RE-GDA0002232360110000032
Figure RE-GDA0002232360110000033
其中，
Figure RE-GDA0002232360110000034
为径向温度梯度，ξ表示无因次轴向坐标，θ表示无因次温度，h为纤维平均表面传热系数，k为熔体导热系数，r为距离纤维中心距离，R为纤维半径，Tr为半径r处温度，Ta为周围温度，Ts为纺丝温度；
由以上公式可以看出，纺丝时纤维从外至内存在温度梯度，且表层温度低于内部温度；
当T>Tm时，
η(r)＝(AMW)3.35exp[B/(T(r)+273)]；
当T<Tm时，
η(r)＝(AMW)3.35exp[B/(T(r)+273)][a(c/c∞)b]；
其中，Tm为聚合物熔点；η(r)为半径r处熔体粘度；A、B、a和b为特定常数参数；MW表示重均分子量；c为结晶度；C∞表示无穷大时结晶度；
由以上公式可以看出，对于同质聚合物而言，熔体粘度与温度成反比关系，温度高则熔体粘度低，也就是纤维从外至内熔体粘度逐渐降低，表层粘度大于内部粘度；
Figure RE-GDA0002232360110000041
其中，
Figure RE-GDA0002232360110000042
表示纺丝速度梯度；
由该公式可以看出，纺丝速度梯度恒定，应力与熔体粘度成正比关系，应力从表层至内层逐渐降低；
Figure RE-GDA0002232360110000043
其中，f(r)为取向，Δn表示双折射率，Δ0表示特性双折射率，为常数；C表示应力光学系数，为常数；
由该公式可以看出，取向与应力成正比，纤维外层取向大于内层，取向将诱导结晶，进而造成内外结晶不同，引起结构差异；
由以上分析可以看出，径向温度差与熔体导热系数密切相关，其他条件不发生变化时，当熔体导热系数增大时，其径向温度梯度差更加严重，在含功能添加剂的工业丝生产中，由于粉体导热系数优良，将其引入熔体体系后，熔体在强热辐射下，吸收热量速率显著提高，因而径向温度差增大，纤维径向结构差异较大；
现有技术冷却的风速一般为0.9m/s以上，风温一般为20℃，本发明风速较低、风温较高，有效缓和了冷却环境，在添加功能添加剂的纺丝熔体体系，其导热系数增大，在吹风冷却时，必然其冷却速率将远远快于常规无添加熔体，采用常规的冷却工艺，其风温较低，风速较快，也就是其吹风工艺对于功能熔体体系来讲，加剧了其散热冷却速率，而纤维本身沿径向存在温度梯度，表层冷却过快，则纤维内外温差增大，导致其应力、取向、结晶沿纤维径向差异更加明显，本发明通过降低吹风风速，提高冷却风温，使纤维的冷却环境更于温和，来补偿因功能添加剂引起的导热系数增大，散热速率加快引起的负面影响，降低了纤维径向结构不匀；
功能工业丝的加工过程中可采用低温热辊牵伸工艺，一辊到五辊温度分别是65～70℃、95～100℃、 125～130℃、225～235℃和135～150℃，现有技术中第四和第五辊温度一般为230～240℃和150～155℃，本发明降低了第四和第五辊温度，功能添加剂引入聚合物体系后，会起到结晶成核剂的作用，加速结晶速率，晶粒尺寸变大，结晶过快，结晶度过高，导致纤维刚性增强，这不利于后牵伸稳定且影响纤维强力，而对于聚合物结晶速率，温度是另一重要影响因素，通过适当降低热辊温度，从而减缓结晶速率，避免因结晶引起的难以牵伸问题。
作为优选的方案：
如上所述的一种功能工业丝的制备方法，加入高分子量聚合物熔体中之前，功能添加剂的统计平均尺寸不大于200nm，最大尺寸不大于500nm；功能添加剂的统计平均尺寸不大于200nm有利于其在熔体中的均匀分散，功能添加剂的最大尺寸不大于500nm能够避免纤维内部产生缺陷，进而避免纤维强力不匀率较大；加入高分子量聚合物熔体中是指功能添加剂通过在线添加的方式加入高分子量聚合物熔体中，或者是功能添加剂通过与高分子量聚合物切片混合后熔融共混的方式加入高分子量聚合物熔体中。
如上所述的一种功能工业丝的制备方法，功能添加剂为炭黑、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米硫酸钡、纳米银、纳米铜、银离子抗菌剂或铜离子抗菌剂。
如上所述的一种功能工业丝的制备方法，功能添加剂为炭黑、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米硫酸钡、纳米银、纳米铜、银离子抗菌剂和铜离子抗菌剂时，其添加质量占熔体质量的百分比分别为 0.1～0.5％、0.5～2.5％、0.3～2.5％、0.5～2.0％、0.5～1.5％、0.5～2.5％、0.5～2.5％和0.5～3.0％，各添加质量占熔体质量的百分比的下限均是达到功能要求的下限，而上限是强力保证的下限。
如上所述的一种功能工业丝的制备方法，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的，剪切速率与聚合物种类没有关系，它是客观的因变量，在纺丝的时候剪切速率只跟泵供量和喷丝板孔径有关，为了保证生产出来的纤维规格纤度，一般不对泵供量进行调节，因而要调节剪切速率时只对喷丝孔的孔径进行调整。
本发明还提供了如上任一项所述的一种功能工业丝的制备方法制得的功能工业丝，功能工业丝中功能添加剂分散和分布均匀，功能工业丝中的功能添加剂与加入高分子量聚合物熔体中之前的功能添加剂相比，统计平均尺寸之差小于等于50nm，最大尺寸之差小于100nm，功能添加剂在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差小于0.5wt％。
作为优选的方案：
如上所述的功能工业丝，性能优良，功能工业丝的单丝纤度为2～5dtex，断裂强度大于7.5cN/dtex。
有益效果：
(1)本发明的一种功能工业丝的制备方法，对纺丝成型工艺进行调整有效提高了功能工业丝中功能添加剂的分散和分布均匀以及径向结构均匀性；
(2)本发明的一种功能工业丝的制备方法，有效避免了功能添加剂的加入对纤维性能的不利影响，保障了纤维的性能；
(3)本发明的一种功能工业丝的制备方法，简单易行，极具推广价值；
(4)本发明制得的一种功能工业丝，不仅力学性能优异，而且功能耐久性较好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种功能工业丝的制备方法，采用熔融纺丝工艺，将含0.1wt％炭黑的特性粘度为0.85dL/g的PET 熔体以1000s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他纺丝工艺参数为：熔体温度为305℃，缓冷温度为300℃，缓冷区高度为5cm；冷却的风速为 0.5m/s，风温为30℃；
加入PET熔体中之前，炭黑的统计平均尺寸为50nm，最大尺寸为100nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为7.8cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET 熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为10nm，最大尺寸之差为20nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.2wt％。
对比例1
一种功能工业丝的制备方法，基本与实施例1相同，不同之处在于纺丝时剪切速率为1600s-1，最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为7.2cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为30nm，最大尺寸之差为60nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.8wt％。将实施例1与对比例1进行对比可以看出，实施例1制备的工业丝性能指标优异，且炭黑分布均匀，这是因为实施例1的剪切速率较低，会减弱因剪切导致的炭黑向表面迁移，纤维沿直径方向炭黑浓度梯度小，分布均匀。
对比例2
一种功能工业丝的制备方法，基本与实施例1相同，不同之处在于熔体温度为300℃，最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为7.3cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为40nm，最大尺寸之差为100nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.4wt％。将实施例1与对比例2进行对比可以看出，实施例1纤维强力优异，且粒子分散尺寸小，分散更为均匀，这是因为实施例1熔体温度较高，进而降低了熔体的粘度，使得炭黑在熔体中能获得更好的分散效果。
对比例3
一种功能工业丝的制备方法，基本与实施例1相同，不同之处在于缓冷温度为340℃，最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为7.0cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为30nm，最大尺寸之差为70nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.4wt％。将实施例1与对比例3进行对比可以看出缓冷温度过高，导致纤维强力急剧下降，且生产中毛丝较多，稳定性差，这是因为实施例1缓冷温度较低，避免了过于剧烈热补偿，保证了熔体的稳定。
对比例4
一种功能工业丝的制备方法，基本与实施例1相同，不同之处在于冷却的风速为1.0m/s，风温为18℃，最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为7.1cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为20nm，最大尺寸之差为60nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.5wt％。将实施例1与对比例4进行对比可以看出，实施例1其强力明显优异，且炭黑分布更均匀，这是因为实施例1风速较低、风温较高，有效缓和了冷却环境，纤维径向结构更加均匀。
实施例2
一种功能工业丝的制备方法，将含0.2wt％炭黑的特性粘度为0.95dL/g的PET熔体以1100s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为315℃，缓冷温度为310℃，缓冷区高度为5cm；冷却的风速为0.6m/s，风温为20℃；
加入PET熔体中之前，炭黑的统计平均尺寸为50nm，最大尺寸为100nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为3dtex，断裂强度为7.7cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET 熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为20nm，最大尺寸之差为30nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.3wt％。
实施例3
一种功能工业丝的制备方法，将含0.5wt％炭黑的特性粘度为1.05dL/g的PET熔体以1200s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为320℃，缓冷温度为330℃，缓冷区高度分别为10cm；冷却的风速为 0.9m/s，风温为35℃；
加入PET熔体中之前，炭黑的统计平均尺寸为60nm，最大尺寸为110nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为5dtex，断裂强度为7.6cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PET 熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为30nm，最大尺寸之差为70nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.35wt％。
实施例4
一种功能工业丝的制备方法，将含0.5wt％纳米二氧化钛的相对粘度为2.80的PA6熔体以1300s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为290℃，缓冷温度为280℃，缓冷区高度分别为2.5cm；冷却的风速为 0.8m/s，风温为30℃；
加入PA6熔体中之前，纳米二氧化钛的统计平均尺寸为190nm，最大尺寸为490nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为2dtex，断裂强度为8.3cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PA6 熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为40nm，最大尺寸之差为80nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.45wt％。
实施例5
一种功能工业丝的制备方法，将含2.5wt％纳米二氧化钛的相对粘度为3.20的PA6熔体以1400s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为310℃，缓冷温度为310℃，缓冷区高度分别为2.5cm；冷却的风速为 0.9m/s，风温为35℃；
加入PA6熔体中之前，纳米二氧化钛的统计平均尺寸为200nm，最大尺寸为400nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为2dtex，断裂强度为7.9cN/dtex，功能工业丝中的纳米二氧化钛与加入PA6熔体中之前的纳米二氧化钛相比，统计平均尺寸之差为50nm，最大尺寸之差为90nm，纳米二氧化钛在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.4wt％。
实施例6
一种功能工业丝的制备方法，将含0.3wt％纳米二氧化硅的相对粘度为2.70的PA66熔体以1500s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为305℃，缓冷温度为290℃，缓冷区高度分别为5cm；冷却的风速为 0.9m/s，风温为35℃；
加入PA66熔体中之前，纳米二氧化硅的统计平均尺寸为200nm，最大尺寸为400nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为4dtex，断裂强度为8.3cN/dtex，功能工业丝中的纳米二氧化硅与加入PA66熔体中之前的纳米二氧化硅相比，统计平均尺寸之差为40nm，最大尺寸之差为70nm，纳米二氧化硅在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.38wt％。
实施例7
一种功能工业丝的制备方法，将含2.5wt％纳米二氧化硅的相对粘度为3.20的PA66熔体以1500s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为320℃，缓冷温度为310℃，缓冷区高度分别为10cm；冷却的风速为 0.9m/s，风温为35℃；
加入PA66熔体中之前，纳米二氧化硅的统计平均尺寸为150nm，最大尺寸为380nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为2.5tex，断裂强度为8.3cN/dtex，功能工业丝中的纳米二氧化硅与加入PA66熔体中之前的纳米二氧化硅相比，统计平均尺寸之差为50nm，最大尺寸之差为90nm，纳米二氧化硅在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.42wt％。
实施例8
一种功能工业丝的制备方法，将含0.5wt％纳米二氧化钛的相对粘度为3.5的PA6熔体以1300s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的；
其他工艺参数为：熔体温度为290℃，缓冷温度为280℃，缓冷区高度分别为2.5cm；冷却的风速为 0.8m/s，风温为30℃；
加入PA6熔体中之前，纳米二氧化钛的统计平均尺寸为190nm，最大尺寸为490nm。
最终制得的功能工业丝单丝纤度为2.1dtex，断裂强度为8.1cN/dtex，功能工业丝中的炭黑与加入PA6 熔体中之前的炭黑相比，统计平均尺寸之差为45nm，最大尺寸之差为85nm，炭黑在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差为0.45wt％。
实施例9～20
一种功能工业丝的制备方法，基本同实施例7，不同之处在于功能添加剂的种类和添加量占熔体质量的百分比，具体种类和添加量占熔体质量的百分比以及对应最终制得的功能工业丝的性能如下表所示。
Figure BDA0002082179280000091
Figure BDA0002082179280000101
Figure BDA0002082179280000111

Claims (4)

1.一种功能工业丝的制备方法，采用熔融纺丝工艺，其特征是：将含功能添加剂的高分子量聚合物熔体以1000~1500s-1的剪切速率从喷丝孔挤出后，经缓冷和冷却制得功能工业丝；
功能添加剂为炭黑、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米硫酸钡、纳米银、纳米铜、银离子抗菌剂或铜离子抗菌剂；
功能添加剂为炭黑时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.1~0.5%，功能添加剂为纳米二氧化钛时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~2.5%，功能添加剂为纳米二氧化硅时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.3~2.5%，功能添加剂为纳米硫酸钡时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~2.0%，功能添加剂为纳米银时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~1.5%，功能添加剂为纳米铜时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~2.5%，功能添加剂为银离子抗菌剂时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~2.5%，功能添加剂为铜离子抗菌剂时，其添加质量占熔体质量的百分比为0.5~3.0%；
高分子量聚合物包括特性粘度为0.85~1.05dL/g的PET、相对粘度为2.80~3.50的PA6和相对粘度为2.70~3.20的PA66；
高分子量聚合物为PET、PA66和PA6时，熔体温度分别为305~320℃、305~320℃和290~310℃，缓冷温度分别为300~330℃、290~310℃和280~310℃，缓冷区高度分别为5~10cm、5~10cm和2.5~10cm；
冷却的风速为0.5~0.9m/s，风温为20~35℃；
功能工业丝的制备过程中采用低温热牵伸工艺，一辊到五辊温度分别是65~70℃、95~100℃、125~130℃、225~235℃和135~150℃；
加入高分子量聚合物熔体中之前，功能添加剂的统计平均尺寸不大于200nm，最大尺寸不大于500nm。
2.根据权利要求1所述的一种功能工业丝的制备方法，其特征在于，剪切速率是通过调节喷丝孔的孔径进行调整的。
3.采用如权利要求1或2所述的一种功能工业丝的制备方法制得的功能工业丝，其特征是：功能工业丝中的功能添加剂与加入高分子量聚合物熔体中之前的功能添加剂相比，统计平均尺寸之差小于等于50nm，最大尺寸之差小于100nm，功能添加剂在功能工业丝表层的含量与在功能工业丝中心的含量之差小于0.5wt%。
4.根据权利要求3所述的功能工业丝，其特征在于，功能工业丝的单丝纤度为2~5dtex，断裂强度大于7.5cN/dtex。
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